认识锂电池充电截止电压精度的要求

micro

标准的锂电池充电算法是恒流恒压算法，它可以分为三个阶段：

第1 阶段：涓流充电——涓流充电用于给近乎耗尽的电池充电。涓流电流最大不超过0.1C，若电池电压在约一个小时的时间内仍未上升到流充电的门限值（2.8V），则终止充电。
第2 阶段：恒流充电——一旦电池电压上升到超过涓流充电的门限值，充电电流就会升高从而进行快速充电。快速充电电流应当小于1.0C。
第3 阶段：恒压充电——恒流充电结束，当电池电压达到4.2V 时，启动恒压模式。当充电电流降至0.07C以下时表明电池已充满。采用这种方法为近乎耗尽的电池充电大概需要165 分钟。将终止电流由0.07C变化至0.03C会使最终电量由～98％增加到～100％，但同时也会延长充电时间。

[ 本帖最后由 micro 于 2007-12-16 17:29 编辑 ]

micro

  电池充电的理想目标——最大程度地恢复电池容量——同时不影响电池的使用寿命。
  锂电池的阴极和阳极结构决定了它对过充和过放非常敏感。对工作电流高达10C-20C的动力锂电池来说情况更加严重，相信对这一点大家不会有什么异议。对锂电池过分充电会导致电池突然、自动而快速地解体。这是锂电池的致命弱点。相反，对锂电池过度放电会使阳极分解导致铜分流通路的形成，从而导致电池性能永久下降。
  因此充电截止电压的准确度至关重要。截止电压准确度稍有下降就会导致电池容量的大幅度下降，这就意味着标称2500mAH的电池可能是作为2200mAH的电池使用的，估计没人能接受这种效果。但是，考虑到安全和可靠性，截止电压不能被设置得过高，否则不但严重影响电池寿命还有相当的安全风险。


[ 本帖最后由 micro 于 2007-12-16 14:56 编辑 ]

micro

对于截止电压准确度的具体要求一直是个众说纷纭的话题。有人认为4.15V-4.25V都是可以接受的，有人认为应该达到4.19V-4.21V，也有人觉得误差小于5mV甚至1mV更好。由于大家使用的动力锂电池没有统一标准，也缺乏相关数据，不好直接划定标准，不过通讯设备，数码设备上广泛使用的锂离子电池的相关数据可以作为参考。4.15V-4.25V可以接受估计也是沿用这些电池的要求。下面是来自microchip通讯用1000mAH锂离子电池的测试数据。

容量与充电电压的关系曲线

容量损失和低充电电压的关系曲线

  可见截止电压为4.15V时电池容量为91％；达到4.18V时电池容量为95％，达到4.19V时电池容量接近97％。换句话说截止电压的准确度为1.2％时容量损失为9％；准确度为0.6％时容量损失为5％；准确度为0.2％时容量损失为3％。

  

  我们看看各大半导体厂商推出的锂电池充电芯片数据，4.2V的截止电压，低成本芯片截止电压准确度多为±1%，不少高性能芯片截止电压准确度都达到了±0.5%，凌特和TI也推出了截止电压准确度达到±0.35%的充电芯片，这也是是目前锂电池充电芯片中的最高水平。上述三档基本对应列出的三组数据，可见锂电池充电芯片的主流性能是截止电压准确度±0.5%，绝对误差为±20mV。

  动力锂电池工作电流高达10C－20C，对截止电压要求应该更严格。因此将其要求在普通锂离子电池的基础上提高一档，应该是比较合适的。可见4.15V-4.25V截止电压范围即使对于普通锂离子电池来说也属于低端要求，根本不能满足动力锂电池的充电要求。截止电压准确度±0.5%，绝对误差为±20mV，属于动力锂电池的低端要求。截止电压准确度±0.25%，绝对误差为±10mV，应该属于动力锂电池的主流要求。如果不太计较成本的话可以追求±0.1%的准确度，±5mV的绝对误差，效果当然更好。如果还要追求更高的准确度，估计效果就不太明显了，成本也高，大概没有必要了。
  
  上面针对的是单颗电池，对于电池组来说，保证各电池之间差异最小也是很重要的，尤其在多次充放电循环之后。那就意味着越高的截止电压精度要求，电池之间的差异会越小，更有利于电池组的循环寿命。



[ 本帖最后由 micro 于 2007-12-16 21:46 编辑 ]

飞行无极限

沙发，那如何保证电压和电流的精度呢？或说，精确到多少是合适的？

micro

回复里怎么插入图片啊？:em22: :em17:

cccj9999

占位学习～～～～～:em15: :em15:

happyskybaby

不错

micro

还有一段没发呢，回复里不能插入图片吗？:em17:

micro

终于知道咋发图片了。:em17: :em17:

[ 本帖最后由 micro 于 2007-12-16 16:48 编辑 ]

lipro

原帖由 micro 于 2007-12-16 14:43 发表
动力锂电池工作电流高达10C－20C，对截止电压要求应该更严格。因此将其要求在普通锂离子电池的基础上提高一档，应该是比较合适的。可见4.15V-4.25V截止电压范围即使对于普通锂离子电池来说也属于低端要求，根本不能满足动力锂电池的充电要求。截止电压准确度±0.5%，绝对误差为±20mV，属于动力锂电池的低端要求。截止电压准确度±0.25%，绝对误差为±10mV，应该属于动力锂电池的主流要求。如果不太计较成本的话可以追求±0.1%的准确度，±5mV的绝对误差，效果当然更好。如果还要追求更高的准确度，估计效果就不太明显了，成本太高，大概没有必要了

lipro系列平衡充的截止电压精度，通过恒压充电阶段的优化算法，现在就是4.20v +-5mv，在国内主流充电器里比较，基本是最高的水准了

yanjian

说的不错.但是:

精度高是一直以来的追求.
但是精度高要付出高的代价.
比如我用UT-70B的万用表.质量应该还过的去吧!
测锂电4.2V电压时用直流40V档.精度0.8%
那就是说电压显示4.2V时,真实的电压可能是4167-4233mv.
反正同一个电池我用不同的表量,得到的值都不一样.都不知道信那个了

我不知道大家的电压表精度都是多少的.怎么保证充电截止电压精确保证在4.2V?

楼上说4.2±5mv,你用什么测试电压的,.能提供你电压基准的参数吗?
还有你的充电器作过温度实验吗?
全温度范围都能保证精度吗?

石斑鱼

更高精度的还有，但是成本下不来

goodboy

电池还有制作工艺的改善、组合配对的挑选、使用中正常损耗、内阻的变化，很多综合因素都在起作用的 :em15:

过充与过放也是影响因素之一，俺觉得充到多少电压为标准问题不是很大，但是尽量避免和减小压差，比充得满不满来的重要的多，3-5%的最后充电容量，最多也只能让你多飞几十秒钟，一旦3片电池之间产生较大的压差后，整组电池的充放电能力就严重下降了 :em15:

xuzhaohuatom

学习了:loveliness:

lipro

原帖由 yanjian 于 2007-12-16 19:01 发表
说的不错.但是:

精度高是一直以来的追求.
但是精度高要付出高的代价.
比如我用UT-70B的万用表.质量应该还过的去吧!
测锂电4.2V电压时用直流40V档.精度0.8%
那就是说电压显示4.2V时,真实的电压可能是4167 ...

上面都是实际使用的网友测试的真实结果

goodboy

这也只能说明在线电压而已,充好后电池的实际电压如何呢? :em15:

分压充的结构,如何有效平衡电池之间的压差?尤其是在几十个甚至上百个循环后

KYO3858

晕那个要花很多银才可以做到了！也没那表去测试！
估计我们买的电池也没那必要去这样冲了，民用电池

micro

goodboy说的不错，上面说的只是单颗电池的截止电压要求。对于电池组来说，保证电池之间尽量无差异或差异小是很重要的一点，那就意味着越高的截止电压精度要求，电池之间的差异会越小，更有利于电池组的寿命。

yanjian

原帖由 lipro 于 2007-12-16 20:24 发表

上面都是实际使用的网友测 ...

还有温度实验呢?

是TL431做基准吗?如果用431做基准的话.
tl431 温度精度23ppm/℃
算一下.
工作温度0-70℃
假设在35℃校准.
则电压最大变化35℃*23ppm/℃=805ppm
对应电压变化.4200*805/1000000=3.38mv.

这还是基准的变化,电阻电容精度温度指标能比431高吗?

还有老化指标.

分压电阻的指标电阻1%精度已经是很高的了.

我不知道你的分压电阻都是每个挑选吗每个校准吗?

如果你说你只做一个,我还信.批量的充电器精度[email=±5mv@4.2V]±5mv@4.2V[/email]我绝对不信.

想想5/4200=0.0012=0.12%,估计一般的(多位价格很贵的就别比了)万用表也很少达到这精度吧?

yanjian

原帖由 石斑鱼 于 2007-12-16 19:22 发表
更高精度的还有，但是成本下不来

就是这意思